機械采油系統節能降耗技術措施及應用探討

王起龍

（大慶油田第九采油廠，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

受于我國油田地質情況以及企業發展現狀決定，現階段我國機械式采油系統的是應用最為普遍的采油系統之一，機械采油系統對技術要求較低，設備工藝組成簡單，從操作以及維護角度相比其他采油系統都具有較大的優勢，但其弊端也十分明顯，大型機械設備的能耗標準較高，同時能耗控制工作存在一定難度，導致采油成本中耗能成本一直居高不限，在采油成本上升原油市場低迷的今天，該問題更為突出。企業需要對投產設備進行全面的節能降耗管理從而全面提高自身經濟獲取能力以及持續發展能力[1]。

1 機械采油系統概述

1.1 機械采油系統特征

機械采油系統是現階段我國油田應用較為普遍的采油系統之一，游梁式抽油機是其代表機械設備之一。機械采油系統種類較多，組成結構較為復雜。但多數系統可以分為硬件系統和軟件系統兩個組成部分。其中硬件系統包括抽油機主體機械組成部分、抽油光桿、以及輔助采油及安全防護設備。軟件系統包括抽油機管理系統、參數檢測系統、信息系統以及工藝管理系統等等[2]。在生產過程中由抽油機主體中三相異步電機提供動力，通過減速箱游梁平衡塊等設備將電機提供的動能轉換為抽油光桿的上限運動，配合地下抽油泵體完成原油開采。機械采油設備一般安置于戶外，其工作環境十分復雜，在實際生產過程中難以保證設備按預定參數運行，電機工作溫度、機械設備的潤滑狀態、運轉狀態、平衡系數等因素，均會造成機械采油系統的能耗波動。

1.2 機械采油的能耗問題分析

現階段多數機械采油設備采用電能作為主要的生產能源，一般由三相異步電機提供動力來源，工作中電能消耗較為巨大，以大慶油田為例，根據大慶油田2018年末的能耗統計報告中，油田生產能耗中電能消耗占比54.18%。電機能耗的影響因素較多，與電機自身性能、與機械設備的功率匹配情況、機械設備的運轉狀態以及機械設備的平衡系數均存在一定聯系，因此對機械采油系統的能耗管理應從多角度進行，基于設備自身特定制定差異化的節能降耗防范，避免千篇一律的統一管理方法[3]。

2 常用節能降耗技術

2.1 螺桿泵采油技術

游梁式抽油機受設備機械原理決定，能耗較高，節能降耗措施效果有限，對其機械結構進行升級替換，是徹底解決高能耗問題的最佳方法。螺桿泵采油設備應運而生。與傳統游梁抽油機設備相比，螺桿泵的動力結構能源需求量更低，同時設備體積小，在制造成本、維護保養、故障排查等方面均有一定優勢[4]。

螺桿泵設備通過對應的控制系統可以對轉速進行精準調節，結合油層的儲量分析結果，設定最佳轉速可以有效避免能源的浪費，提高能源利用率。根據相關測試結果顯示螺桿泵能耗為傳統游梁式抽及設備的三分之二，配合其精準的機械能供給調控機制，理想狀態下可以實現二分之一以上的能耗節省，符合油田企業的發展需求。

2.2 間歇采油技術

間歇采油技術是近年來問世的全新節能技術之一，我國油田進入開采末期以后，多數油田儲量下降，在該地區采用間歇式采油技術采保障產量的同時也可以有效的解決能源消耗問題，這點在低滲透油田也同樣使用。間歇采油技術是一種生產控制技術，通過在采油作業中對扁動扭矩的合理控制，時間停機與開采間隔進行的全新生產模式，有效實現能耗的控制。

通過實施井間歇采油后，產液結構進一步優化，水淹水竄得到明顯抑制，油井產水率下降明顯，低液低效油井檢泵周期明顯延長，油井噸油成本明顯降低，綜合效益大幅提升。一是產液結構進一步優化。通過強化低產低效井合理間開、周期采油、注采耦合等措施，優化產液結構調整；二是油井綜合效益大幅度提升。

2.3 抽油機井上的技能技術

前文所述節能降耗措施需要較高的前期成本投入，對于已經投產井數量較多的大型油田節能降耗改造中適用性較低。在抽油機設備中加裝節能設備以及技能電機等措施可以有效降低工程成本，適合大面的應用推廣具有更高的實用價值。游梁抽油機具有結構簡單、性能穩定、技術需求低等諸多優勢，但受其體積以及動力結構決定其存在能耗過高的弊端，對此類游梁抽油機可以進行動力結構優化，根據實際地層產量調整期抽油機體積等方式進行結構優化和改造，從而實現采油成本的降低[5]。

在游梁抽油機原有動力系統中加裝職能變頻控制系統，也是實現節能降耗生產的有效途徑之一，通過加裝對應的變頻控制設備能有效實現抽油機能量傳遞以及能量轉換效率的優化。智能變頻控制系統與傳統的變頻控制系統有較大的差異，智能變頻控制系統具有更高的輸入可控性，可以再次返回到變頻器的直接環節，其電能利用率更為高效合理。同時還可以與電網的電源具有同樣的交流正玄波與使用濾波，實現電能的循環利用具有更高的節能以及環保價值。此外配合電磁調速電機，可以進一步提升節能效果。

3 結束語

我國油田企業進入開發末期，受資源型企業發展特性決定，當石油資源逐漸匱乏時，企業必須面對經濟獲取能力下降的發展危機，綠色節能環保已經成為我國油田企業的發展主題。生產成本是油田企業運行成本中的主要組成部分，對此類成本的控制有助于企業降低整體生產成本，提高盈利能力以及發展能力。現階段油田采油設備主要為加密調整井、低滲井和傳統抽油機設備，文中提出了三種優化此類設備能耗問題的措施及方法，但均存在一定的限制，需要進一步的開發完善。